圖1用來判斷一個零件是否可采用PIM生產的技術方面的決策樹

這里的分類采用如圖1所示的決策樹。首先是判斷PIM是否用作主要的成型工藝，接著是判斷產品是否是具有三維幾何特征的零件（主要是區別于線纜、薄板、管或板塊）。后面考慮的是生產批量的經濟性，就是訂單的數量，用來判斷模具和設備的成本。圖2給出的是經濟性的生產批量，集中比較PIM與其他凈成形工藝的優點和局限性。

圖2幾種凈成型工藝的經濟的批量范圍

生產三維形狀產品通常有三種方法:增加材料，去除材料或復制過程。一般的增加樹料的過程，如選擇性激光燒結，在產量超過10件時經濟性不好。機加工和磨削加工時去除材料的過程,很適合形狀簡單的零件，材料的去除量小。例如，車床用來生產圓柱形的零件，生產效率會很高。像PIM這樣的復制工藝對于大批量生產三維形狀的零件是最有用的。

這里還包括模壓、等靜壓、粉漿澆注、鍛造和幾種鑄造工藝。這些工藝需要制造一個帶有與零件幾何負像的主模具，然后在負像內填人材料，從而形成出一個正像的復制品。作為一種復制工藝PIM是相當成功的，因為它可以用于幾乎所有的耐用材料，并獲得優越的性能，以及成形三維零件。PIM零件的性能可以與機加工、鑄造、粉末壓制和沖壓工藝相當。

首先，通過圖1所給出的決策樹對凈成形工藝進行篩選和對比，包括以下復制和去除材料的方法:

其他方法不適合于大批量生產的情形。因此，為了繼續進行技術分析，需要檢查這些凈成形方法的工藝能力，包括基于以下因素的設計要求：

許多其他的復制技術受到形狀范圍的限制，尤其是當需要采用高壓成形時，如模壓和熱鍛。模具的加載和零件的頂出沒有滑塊或型芯，因此零件僅僅可以在壓制方向復制形狀。同樣，設備的成本也隨著尺寸的增加而增加，尤其是高壓工藝，因此限制了不同工藝的放大。圖3比較了幾種凈成形工藝允許的典型公差。

圖3幾種凈成形工藝可以達到的公差范圍

圖4給出幾種凈成形工藝能達到的典型表面粗糙度。比較可知，PIM優于鑄造工藝，但是比精密機加工要差。

圖4幾種凈成形工藝能達到的典型表面粗糙度范圍

表1總結了用于大批量生產離散三維零件的幾種凈成形工藝，列出了各種工藝的優點和局限性。每個工藝都有最適合的特定特征組合。PIM可以成形的零件的形狀范最廣，這是PIM工藝的長處，但是與鍛造、鑄造、機加工和其他如熱等靜壓和冷等靜壓之類的粉末工藝相比，PIM在零件尺寸范圍上通常受到限制。

表1與PIM競爭的幾種成型工藝的優點和局限性

對硬質合金和陶瓷，用于PIM的粉末通常與用于模壓、粉漿澆注或冷等靜壓的粉末之間是沒有差別的。然而，這些方法在可成形零件的形狀復雜性方面是不同的。另一方面，對于很多金屬材料體系，PIM粉末比錠材或棒料的成本要高。PIM方法在生產中不需要像機加工那樣去除材料，因此節約的成本必須要能夠彌補原材料成本上的差距。通常決定是否采用PIM方法要綜合考慮形狀、生產效率和尺寸精度。如果模壓零件需要磨削或精加工這樣的后續加工,那么PIM常常是更好的選擇。

圖5集中成型工藝的零件形狀復雜性和經濟批量相互作用關系示意圖

圖6三種工藝單件成本與形狀復雜性之間的關系

PIM模具的成本和塑料注射模具差不多，二者都很貴，因此只有生產批量足夠大時，才能分攤模具成本。圖7說明了PIM和其他幾種凈成形工藝的相對工模具成本。在生產批量較低時，PIM有它的弱點，但對于大批量生產是劃算的。 

圖7 PIM和其他幾種凈成型工藝的工模具成本比較

因此，成本是最后決策是否采用PIM的關鍵參數。顯然這些工藝間的競爭中，PIM有很多勝出的例子，對于復雜些的幾何形狀，零件的制造成本降低為其他工藝的l/6-1/8。

圖8PIM和其他凈成型工藝的相關屬性比較的區域圖

來源：《粉末注射成形:材料、性能、設計與應用》 (美) Randall M. German, (中) 宋久鵬著

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